Стивен Хокинг - Моя краткая история
4. Кембридж
В Кембридж я прибыл в качестве аспиранта в октябре 1962 года. Я обращался с просьбой работать с Фредом Хойлом, самым знаменитым британским астрономом того времени и принципиальным защитником теории стационарной вселенной. Я называю его астрономом, поскольку космология в то время практически не воспринималась в качестве достойной сферы исследований. Но именно в этой области я хотел работать, вдохновленный летним курсом, который вел студент Хойла – Джайант Нарликар. Однако у Хойла уже было достаточно студентов, так что, к большому моему разочарованию, меня прикрепили к Деннису Сиаме, о котором я до того ничего не слышал.
Возможно, это было и к лучшему. Хойл подолгу отсутствовал, и я не получил бы от него много внимания. Сиама же, напротив, всегда был рядом и открыт для беседы. У меня вызывали возражение многие его идеи, особенно те, что касались принципа Маха, который заключается в том, что объекты обретают инерцию благодаря влиянию всей остальной материи во Вселенной, но это и подтолкнуло меня к разработке собственного представления.
Когда я начал свои исследования, наиболее вдохновляющими мне казались две области – космология и физика элементарных частиц.
Последняя была динамичным, быстро меняющимся направлением, которое притягивало лучшие умы, тогда как космология и общая теория относительности застыли в том состоянии, в каком они были в 1930-х годах. Ричард Фейнман, нобелевский лауреат и один из величайших физиков двадцатого века, участвовавший в конференции по общей теории относительности и гравитации в 1962 году в Варшаве, поделился своими, довольно забавными, впечатлениями. В письме к жене он заметил: «Я ничего не получил от этой встречи. Я ничему не научился.
Из-за отсутствия экспериментов эта область неактивна, так что лишь немногие из лучших умов занимаются ею. В результате тут собралась масса придурков (126), что очень плохо сказывается на моем кровяном давлении... Напомни мне больше не ездить ни на какие гравитационные конференции!»
Конечно, я не знал обо всем этом, когда начинал свои исследования. Но я чувствовал, что изучение элементарных частиц в то время было слишком похоже на ботанику. Квантовая электродинамика – теория света и электронов, которая определяет химию и строение атомов, – была полностью разработана в 1940–50-х годах. Теперь внимание сместилось к слабому и сильному ядерным взаимодействиям между частицами в ядре атома, но аналогичные полевые теории, похоже, не справлялись с их объяснением. Кембриджская же школа придерживалась мнения, что соответствующей полевой теории не существует. Все должно определяться унитарностью, то есть сохранением вероятности, и характерными схемами при рассеянии частиц. Теперь, задним числом, кажется удивительным, что такой подход представлялся возможным, но я помню, с каким презрением относились к первым попыткам создания объединенных полевых теорий слабых ядерных сил, которые, в конечном счете, заняли свое место в физике. Аналитические работы по S-матрицам сегодня забыты, и я очень рад, что не занялся исследованиями в области элементарных частиц, иначе ничто из моих работ того периода не сохранилось бы в науке.
Космология и гравитация, с другой стороны, были тогда заброшенными областями, готовыми, так сказать, к застройке. В отличие от физики элементарных частиц тут была хорошо разработанная теория – общая теория относительности, но она считалась неподъемно сложной. Люди так радовались, находя любое решение полевых уравнений Эйнштейна, что описывали их, не задаваясь вопросами о физическом смысле этих решений, если он вообще имелся. Это была старая школа общей теории относительности, с которой Фейнман столкнулся в Варшаве. Как ни парадоксально, но именно варшавская конференция обозначила начало ренессанса общей теории относительности, но Фейнману простительно, что он его тогда не распознал.
В игру вступило новое поколение, и появились новые центры изучения общей теории относительности. Два из них оказались особенно важными для меня. Один был в Гамбурге (Германия), руководил им Паскуаль Йордан. Я никогда не бывал там, но восхищался поступающими оттуда элегантными статьями, которые так контрастировали с прежними беспорядочными работами по общей теории относительности. Вторым центром являлся Королевский колледж в Лондоне, исследования там велись под руководством Германа Бонди.
Поскольку я недостаточно времени уделял математике в Сент-Олбансе и прослушал лишь легкий курс физики в Оксфорде, Сиама предложил мне заняться астрофизикой. Но хоть я и не смог попасть к Хойлу, посвятить себя чему-то столь скучному и приземленному, как эффект Фарадея[7] , мне вовсе не хотелось. Я поступил в Кембридж для того, чтобы заниматься космологией, и не был намерен отказываться от своих планов. Поэтому я читал старые учебники по общей теории относительности и каждую неделю еще с тремя студентами Сиамы ездил на лекции в Королевский колледж Лондона. Я прилежно внимал словам и уравнениям, но на самом-то деле так и не прочувствовал тогда этот предмет.
Сиама познакомил меня с так называемой электродинамикой Уилера – Фейнмана. Эта теория говорила, что электричество и магнетизм симметричны относительно изменения направления времени. Однако когда включается лампа, то световые волны, приходящие к ней извне, должны возникать под влиянием всей остальной материи во Вселенной, а не просто появляться из бесконечности и заканчиваться на лампе.
Чтобы электродинамика Уилера – Фейнмана работала, требовалось, чтобы весь свет, испущенный лампой, был поглощен другой материей во Вселенной. Именно так и происходило бы в стационарной вселенной, где плотность материи остается постоянной, но не во вселенной Большого взрыва, плотность которой уменьшается по мере расширения. Утверждалось, что это еще одно доказательство – если тут вообще еще нужны доказательства, – что мы живем в стационарной вселенной.
Предполагалось, что это объяснит происхождение стрелы времени и причину, по которой беспорядок возрастает, а мы помним прошлое, но не будущее. В 1963 году в Корнеллском университете состоялась конференция по электродинамике Уилера – Фейнмана и стреле времени. Фейнману настолько претила ерунда, которую говорили о стреле времени, что он не позволил использовать свое имя в сборнике трудов конференции. Его упоминали только как мистера Икс, но все знали, кто это был.
Я обнаружил, что Хойл и Нарликар уже разработали электродинамику Уилера – Фейнмана для расширяющейся вселенной и занялись формулированием новой, симметричной относительно времени, теории гравитации. Хойл рассказал об этой теории на конференции Королевского общества в 1964 году. Я присутствовал на этом выступлении и, когда пришло время вопросов, сказал, что влияние всей материи в стационарной вселенной сделало бы его массу бесконечной. Хойл спросил, на каком основании я это утверждаю, и я ответил, что подсчитал это. Все подумали, что я сделал это в уме во время лекции, но на самом-то деле мы сидели в одном кабинете с Нарликаром и я видел черновик их статьи, что позволило мне провести расчеты до конференции.
